癌症化療中藥物因不能區別癌細胞和正常細胞而給患者帶來顯著副作用，化療時高濃度藥物瞬時進入正常器官（如肝臟、心臟等）會對其造成嚴重損傷，加劇癌症患者的痛苦。隨著材料和生物醫學交叉研究的深入，納米材料（如納米藥物/基因載體）已在腫瘤靶向釋藥中發揮重要作用，然而即使採用多靶向策略對納米藥物載體進行改造，仍有超過50%的藥物會趨向正常組織並造成顯著器官毒性，尤其是肝毒性和腎毒性。因此，保護正常組織免受藥物侵害一直是癌症化療面臨的關鍵問題。
為此，浙江大學唐睿康課題組提出一種全新的癌症化療策略：為細胞構築人工細胞器，使其為正常細胞提供主動防禦以抵抗化療藥物毒性。多數化療藥物，如阿黴素（DOX）、順鉑（cis-Pt），需進入細胞核並會優先插入富含GC鹼基的核酸序列或與DNA聚合酶作用，引起DNA大量損傷，促使細胞啟動凋亡程序以達到抗癌作用。本研究中，唐睿康課題組採用富含GC鹼基雙鏈寡聚核苷酸（ODN），以Au納米籠作為骨架材料，通過巰基修飾將ODN組裝到金納米籠中，形成金納米籠-核酸複合物（Au-ODN），以化療藥物阿黴素（DOX）為模型藥物，演示了Au-ODN作為人工細胞器的可行性及其在癌症化療中對正常細胞的保護作用。
研究證實Au-ODN可大量進入正常肝細胞，在細胞質中金納米籠能避免胞內DNA酶對複合物中ODN的酶解，且含有Au-ODN的肝細胞能有效捕獲進入胞內DOX藥物（一個複合物顆粒大約可捕獲520個DOX分子），有效切斷DOX進入細胞核的通路，保護正常細胞免受化療藥物毒性損傷。此外，他們研究證實當胞內Au-ODN濃度高於15 nM時，Au-ODN可顯著保護細胞抵抗化療藥物毒性。隨後，他們將Au-ODN經尾靜脈注射到荷瘤小鼠體內，發現Au-ODN具有顯著肝趨向性，可有效進入肝臟細胞且細胞內Au-ODN濃度（≈30 nM）高於臨界保護濃度，能有效捕獲進入肝細胞內的DOX，阻止藥物繼續發揮作用，保護肝臟免受DOX損傷。研究同時表明：在荷瘤小鼠中，腫瘤組織細胞內的Au-ODN濃度約為5.6 nM， 由於低於臨界保護濃度，因此該材料對進入腫瘤內的DOX捕獲作用微弱，對藥物的抗腫瘤作用基本沒有影響。此外，金納米籠材料具有良好的近紅外光（NIR）熱效應，可採用NIR對腫瘤進行照射，使腫瘤細胞內被Au-ODN捕獲的DOX再次釋放並繼續發揮抗癌作用，可進一步消除腫瘤內Au-ODN對DOX的抗腫瘤作用的潛在影響。
本研究中，通過Au-ODN納米材料在細胞內的植入實現了癌症化療中既保證藥物抗癌效果又保護肝臟免受藥物損傷，顯著提高了小鼠在化療時的存活率，為癌症化療中保護正常器官或組織提供新方法。
更重要的是，該研究提出了利用納米材料提高細胞抗外界脅迫（藥毒性）的能力，展示了納米材料可以作為人工細胞器實現超級細胞的構建，為材料和生物的功能化裝配複合提供了新概念和新思路。
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